張霞 李健 潘孝青 邵樂 秦楓 翟頻 楊杰 顧洪如



摘要:? 針對中國化肥施用量較高、大田作物畜禽糞污有機肥施用率低等問題,以稻麥輪作體系為研究對象,在相等的施氮量(稻季 300 ?kg/hm 2 ,麥季 225 ?kg/hm 2 )條件下,以熟化墊料不同比例替代化肥[不施肥對照(CK)、施化肥(CF)、熟化墊料氮替代1/4氮素化肥氮(1/4DL)、熟化墊料氮替代1/2氮素化肥氮(1/2DL)、熟化墊料氮替代3/4氮素化肥氮(3/4DL)以及熟化墊料氮全量替代氮素化肥氮],研究了在相等施氮量條件下熟化墊料替代化肥對稻麥輪作體系作物產量、土壤肥力以及重金屬的影響。結果表明,在水稻季施氮量 300 ?kg/hm 2 條件下,熟化墊料替代處理的產量達到單施化肥處理的產量。不同處理間小麥產量差異極顯著,隨熟化墊料替代量增加,小麥產量表現出先增加后降低的趨勢,1/2DL處理的小麥產量最高。稻麥輪作三季后,熟化墊料替代氮素化肥處理耕層 0~ 20 cm 土壤全氮含量、有機質含量、pH值均表現出先增加后降低的趨勢,3/4DL處理最高,而磷含量及電導率則呈線性增加趨勢。稻麥輪作三季后,耕層 0~ 20 cm土壤銅、鋅總含量均高于試驗前土壤銅、鋅總含量,各處理銅、鋅、鎘、砷、鉛等指標均在土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準(GB 15618-2018)范圍內。稻麥輪作三季后,土壤內有效態銅、鋅、鎘、鉛含量均高于試驗前土壤,砷則相反。對于施肥處理,土壤內有效態銅、鋅含量隨熟化墊料施用量增加而增加,有效態鉛含量則隨墊料用量增加而降低,不同處理間有效態鎘含量差異不顯著。
關鍵詞:? 稻麥輪作; 有機肥; 土壤肥力; 重金屬
中圖分類號:? X713??? 文獻標識碼: A??? 文章編號:? 1000-4440(2021)05-1175-08
Effects of different proportions of spent litters on crop yield, soil fertility and heavy metals in rice-wheat rotation
ZHANG Xia, LI Jian, PAN Xiao-qing, SHAO Le, QIN Feng, ZHAI Pin, YANG Jie, GU Hong-ru
(Institute of Animal Science, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Key Laboratory of Crop and Livestock Integrated Farming, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Nanjing 210014, China)
Abstract:? In order to solve the problems of excessive application of chemical fertilizer and low application rate of organic fertilizer in field crops in China, a field experiment was conducted to investigate the effects of spent litters on crop yield, soil fertility and heavy metals content in rice-wheat rotation. Under the condition of equal nitrogen application (300 ?kg/hm 2 ?in rice season, 225 ?kg/hm 2 ?in wheat season), inorganic fertilizer was replaced by different proportions of spent litters. The experiment inclued no fertilizer treatment (CK), inorganic fertilizer treatment (CF), 1/4 litter fertilizer replacement treatment(1/4DL), 1/2 litter fertilizer replacement treatment(1/2DL), 3/4 litter fertilizer replacement treatment(3/4DL) and all litter fertilizer replacement treatment. The results clearly demonstrated that the yield in litters replacement treatment was consistent with that in inorganic fertilizer treatment in rice season. There was a significant difference in wheat yield among different treatments. The yield of wheat increased first and then decreased with the increase of spent litters application rate. The wheat yield in 1/2DL treatment was the highest. After three seasons of rice-wheat rotation, the total nitrogen content, total phosphorus content, organic matter content, pH value and electrical conductivity in 0-20 cm soil increased with the increase of spent litters application amount. The total nitrogen content, organic matter content and pH value increased first and then decreased, and all the parameters in the 3/4DL treatment were the highest. The phosphorus content and electrical conductivity showed linear increasing trend. The total contents of Cu and Zn in 0-20 cm soil were higher than those before the experiment after three seasons of rice-wheat rotation. The total contents of Cu, Zn, As, Pb and Cd in 0-20 cm soil were in the range of soil environmental quality risk control standard for soil contamination of agricultural land (GB 15618-2018). After three seasons of rice-wheat rotation, the contents of Cu, Zn, Cd and Pb in 0-20 cm soil were higher than those before the experiment, but the content of As decreased. The contents of available Cu, available Zn increased with the increase of spent litters application rate, while the content of available Pb decreased. There was no significant difference in the content of available Cd among different treatments.
Key words:? rice-wheat rotation; organic fertilizer; soil fertility; heavy metals
稻麥輪作是長江流域最重要的種植模式,常年稻麥種植面積高達 ?1.3× 10? 7 ?hm? 2 ,占全國水稻小麥輪作種植總面積的 1/3 以上? [1-2] ,江蘇省常年輪作種植稻麥面積達 ?1.3× 10? 6? hm 2? [3] 。中國稻麥輪作農田普遍存在化肥施用量大、有機肥嚴重不足的不良情況,江蘇省稻麥輪作產區年均施氮量高達 550~ 680 ?kg/hm 2?? [4] 。采用有機肥替代部分化肥不僅大大降低了化肥過量施用對土壤的不良影響,而且與單獨施有機肥相比,化肥有機肥配施肥效較快、氮素當季利用率相對較高,對于維持稻麥輪作作物的產量及促進農業的可持續發展具有重要的意義? [5-6] 。毛偉等認為,在長江中下游的河網區有機肥氮代替 20%~ 30%的化學肥料氮,對小麥產量可以達到單獨施化肥的產量結果,而且明顯提高中低肥力田的土壤有機質含量? [7] 。用有機肥替代 20% 化肥時,水稻產量和綜合效益均最高? [8] 。歐陽虹等人的多項研究結果表明,用25%的有機肥替代化肥時,水稻產量最高,且明顯有利于提高水稻的氮肥利用效率? [9-10] 。Han等也認為稻麥輪作時增施有機肥顯著提高了稻麥的產量及氮肥利用效率? [11] 。和單施化肥相比,有機無機肥配施對土壤的培肥作用更好? [12-13] 。印度恒河平原稻麥輪作試驗結果表明,多年增施有機肥顯著增加了土壤有機碳、水溶性碳含量? [14] ,降低了土壤容重? [15] 。Zhao等在河南封丘做的連續 9 年稻麥輪作試驗結果顯示,施用有機肥顯著提高了土壤有機碳和活性炭含量,提高了土壤團聚體的比例? [16] 。
近年來,中國畜牧業蓬勃發展,隨著生產規模的增加,糞尿排量也隨之增加,據統計近年來全國每年畜禽糞便產生量約為 3.8× 10? 9? t。畜禽糞污尤其是豬場糞污異位發酵床處理,是農業農村部近幾年推薦的一種糞污處理方式? [17] 。熟化墊料作為一種優質的有機資源,含有豐富的養分。盡管從 2017 年起國家已經再次提高飼料衛生標準,但只是降低了畜禽飼料中重金屬的添加量,飼料內仍然含有一定量的重金屬,從而使得發酵床熟化墊料內含有一定量的重金屬元素? [18] 。長期施用畜禽糞等有機肥可能引起重金屬在土壤及植物中富集,從而對生態環境及人身健康產生危害? [19] 。
本研究針對江蘇地區存在的化肥施用量大、有機肥施用比例低等問題,以熟化墊料為有機肥,以稻麥輪作體系作為研究的對象,采用大田試驗,在熟化墊料還田的基礎上,研究在相等施氮量條件下熟化墊料替代部分化肥對稻麥輪作體系下作物產量、土壤理化特性以及土壤重金屬含量的影響,以探究在化肥減施條件下熟化墊料與化肥配施在稻麥輪作生產體系中的適宜比例,構建熟化墊料農田安全施用技術體系,為當地稻麥輪作體系下作物高產高效生產提供技術支撐。
1 材料與方法
1.1 實驗地概況
試驗地點設在江蘇省農業科學院六合動物科學基地試驗田。該基地處于長江中下游,北緯 32.36°,東經118.83°,屬于亞熱帶季風氣候。試驗田土壤的類型為黃棕壤發育成的馬肝土。試驗前耕層土壤 (0~ 20 cm)營養成分為:有機質含量9.70 ?g/kg ,全氮含量0.75 ?g/kg ,全磷含量0.56 ?g/kg ,速效鉀含量97.00 ?mg/kg 。前茬所種作物為紫云英。
1.2 試驗設計
試驗于 2017 年至 2018 年進行。水稻季施氮 300 ?kg/hm 2 ,小麥季施氮 225 ?kg/hm 2 。試驗設置不同梯度的熟化墊料用量,共設 6 個處理,分別為:①不施肥對照(CK),②氮素化肥處理(CF),③熟化墊料氮替代1/4氮素化肥氮處理(1/4DL),④熟化墊料氮替代1/2氮素化肥氮處理(1/2DL),⑤熟化墊料氮替代3/4氮素化肥氮處理(3/4DL),⑥熟化墊料氮全量替代氮素化肥氮處理(QDL)。采用隨機區組設計,3次重復。小區面積 5 m× 8 m,區組之間隔 1 m,小區之間間隔 50 cm。氮素化肥(CF)以60% N作底肥,熟化墊料氮1/4、1/2、3/4替代及全氮量替代處理以有機肥為底肥,其余以尿素追施,水稻季在分蘗高峰期一次性追施,小麥季在拔節期追施。
所用熟化墊料水分含量為 40%~ 50%,熟化墊料養分含量見表 1。試驗田水稻季、小麥季田間管理同大田。第一季水稻品種為雜交稻Ⅱ優 999,第二季小麥品種為寧麥 26,第三季水稻品種為南粳 5055。
1.3 測定方法
1.3.1 水稻產量及產量構成? 各處理每小區分別選取 2 個 2.0 m? 2 的田塊進行收割,人工脫粒,測定實際產量。同時每小區選1.0 m? 2 調查單位面積穗數。并隨機選取 3 穴整株拔起,帶回實驗室,剪去根部,測量水稻的株高、穗長、穗粒數等指標。將穗與秸稈分開,殺青后于 60 ℃的烘箱烘干至恒質量。稻谷脫殼后的糙米、秸稈與稻殼烘干后粉碎待測。
1.3.2 小麥的產量及產量構成? 各處理每小區分別選取2個2.0 m? 2 的田塊收割,用小型實驗用脫粒機脫粒,測定實際小麥產量。同時每一個小區分別取1.0 m長兩行田塊調查穗數,每一個小區隨機選取兩個 0.5 m行長的小麥植株整株拔起,帶回實驗室,剪去根部,調查其株高、穗長以及穗粒數等指標。小麥穗、秸稈分開,置于 60 ℃烘箱內烘干至恒質量。烘干后的樣品粉碎待測。
1.3.3 籽粒、秸稈等全氮含量? 采用凱氏定氮法測定。
1.3.4 土壤肥力? 在第三季水稻收獲時,每一個小區均采集 0~ 20 cm層的 2 個土壤樣品混合成一個混合樣,放在實驗室自然風干,并剔除雜物。土壤樣品過 100 目篩后,待測。土壤有機質含量:采用重鉻酸鉀(K? 2 Cr? 2 O? 7 )氧化外加熱法( GB 7857-87)測定。全氮含量:采用凱氏定氮法測定。全磷含量:采用鉬銻抗混合顯色法測定(GB 9837-1988)。速效鉀含量:用 1 ?mol/L ?NH? 4 OAc溶液浸提,采用火焰原子吸收光度法測定。無機氮含量:采用 2 ?mol/L 的KCl溶液提取,銨態氮含量直接使用連續流動化學分析儀測定,硝態氮含量采用人工紫外分析光度法測定。pH 值:用水土比為 ?2.5∶ 1.0(質量比)進行振蕩提取,直接使用 Mettler Toledo FiveEasy Plus pH計測定。電導率:使用Hanna instruments ES215 Conductivity Meter電導率儀測定。
重金屬含量測定:土壤重金屬采用 HF∶? HNO? 3 ∶ HClO? 4 為 2∶? 1∶ 1(體積比)的混酸消煮,不同有效態重金屬采用DTPA浸提法浸提,消煮液及提取液用江蘇省農業科學院中心實驗室的(Inductively Coupled Plasma,ICP)電感耦合等離子體測定。
2 結果與分析
2.1 稻、麥產量
第一季水稻實測產量在 9 222.94~? 9 978.32 ??kg/hm 2 ,氮素化肥處理產量最高(表2),不同處理間水稻實測產量及千粒質量差異均不顯著。有效穗不同處理間差異顯著,1/2DL處理有效穗最高1 hm 2 ?1.793× 10? 6 穗,其次是熟化墊料全量替代處理(QDL) 1 hm 2 ?1.730× 10? 6 穗,CK最低為1 hm 2 ?1.490× 10? 6 穗。
第二季不同處理之間的小麥產量差異顯著 ( P < 0.05),隨熟化墊料替代量的增加,小麥產量呈現出先增長后逐漸減少的趨勢,1/2DL處理的小麥產量最高(表2),其產量由高到低依次為1/2DL( 6 153.58 ??kg/hm 2 )>1/4DL( 5 777.41 ??kg/hm 2 )>CF( 5 489.85 ??kg/hm 2 )>3/4DL( 4 959.51 ??kg/hm 2 )>QDL( 3 726.56 ??kg/hm 2 )>CK( 1 585.01 ??kg/hm 2 )。小麥穗粒數在 28.02 至38.62 之間,CF處理(38.62)顯著高于其他處理,CK(28.02)及QDL(29.11)顯著低于其他處理,1/4DL、1/2DL、3/4DL處理穗粒數處于中等水平。有效穗數在不同處理之間差異顯著,隨熟化墊料替代量增加表現為先增加后減少的趨勢,從高到低依次為 1/2DL、1/4DL、CF、3/4DL、QDL、CK。
第三季水稻施肥處理產量 (9 142.72~? 9 800.31 ??kg/hm 2 )顯著高于不施肥對照產量 (8 216.69 ??kg/hm 2 )(表2)。4個熟化墊料氮替代氮素化肥氮處理間水稻產量無顯著差異,且均與氮素化肥處理無顯著差異。施用熟化墊料量較多的QDL、1/2DL、3/4DL處理的水稻穗粒數顯著高于CK及CF、 1/4DL 。水稻單位面積有效穗數隨熟化墊料替代量的增加而顯著降低,從高到低依次為CF、1/4DL、 1/2DL 、3/4DL、QDL、CK。稻谷千粒質量CK最高,為 26.37 g。在施肥處理中,隨著熟化墊料替代量增加,千粒質量逐漸增加,1/2DL處理千粒質量達到峰值,在此之后隨著熟化墊料替代量增加,千粒質量逐漸減少。
由表3可知,三季稻麥總產量不同處理之間差異顯著,CF處理的產量最高,為 25 271.23 ??kg/hm 2 。其次是 1/2DL處理,產量為 25 266.79 ??kg/hm 2 。
2.2 土壤理化性質
2.2.1 土壤養分含量? 稻麥輪作三季后(表4),土壤全氮含量為 ?0.53~ 0.80 ?g/kg ,并隨熟化墊料替代量增加表現為先增加后降低的趨勢。3/4DL處理全氮含量最高為 0.80 ?g/kg ,CF處理與1/4DL處理土壤全氮含量均為 0.60 ?g/kg 。土壤全磷含量為 0.49~ 1.01 ?g/kg ,不同處理之間表現為隨著熟化墊料替代量的增加而顯著上升。QDL處理土壤全磷含量最高,為1.01 ?g/kg 。隨著熟化墊料替代量的增加,土壤有機質含量從 1.13%顯著上升至 1.52% ( P < 0.05)。1/2DL、3/4DL、QDL處理其耕層土壤有機質含量分別為 1.49%、1.52%、1.50%,顯著高于CK及CF處理的 1.13%、1.14% ( P < 0.05)。土壤銨態氮含量隨熟化墊料替代量增加呈下降趨勢,單施化肥處理(CF)銨態氮含量最高,為15.26 ?mg/kg ,顯著高于CK的11.86 ?mg/kg ,但1/4DL、1/2DL、3/4DL處理銨態氮含量與CF處理差異不顯著。土壤硝態氮含量隨熟化墊料替代量增加先增加后降低,各施肥處理土壤硝態氮含量顯著高于CK,其中1/4DL處理與1/2DL處理硝態氮含量最高,其次是CF處理,再次是QDL、3/4DL處理。隨熟化墊料替代量增加,耕層土壤pH值顯著增加, CK與CF處理最低,分別為6.12與6.13,3/4DL處理土壤pH值最高,為6.62。土壤電導率隨熟化墊料替代量增加顯著增加,從CK的35.17 ?μS/cm 增加到QDL處理的57.67 ?μS/cm 。
2.2.2 土壤重金屬含量
2.2.2.1 土壤重金屬總量 稻麥輪作三季后,耕層 0~ 20 cm土壤總銅含量 30.10~ 33.87 ?mg/kg 、總鋅含量 49.09~ 61.80 ?mg/kg 、總鎘含量0.14~0.23 ?mg/kg 均高于試驗前土壤總銅含量(28.53 ?mg/kg )、總鋅含量(47.44 ?mg/kg )、總鎘含量(0.13 ?mg/kg ), 總砷含量 24.84~ 27.32 ?mg/kg ,其中只有 1/4DL處理的總砷含量高于試驗前土壤總砷含量。耕層 0~ 20 cm土壤總鉛含量 (20.63~ 22.02 ?mg/kg )低于試驗前土壤總鉛含量(22.43 ?mg/kg )(表5)。所有處理土壤銅、鋅、砷、鎘、鉛的總含量均在中國土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準(GB 15618-2018)對于5.5 2.2.2.2 土壤有效態重金屬含量? 稻麥輪作三季后,土壤有效態銅含量 (4.54~ 8.60 ?mg/kg )、有效態鋅含量 (1.29~ 6.71 ?mg/kg )、有效態鎘含量 (0.043~ 0.048 ?mg/kg )、有效態鉛含量 (0.98~ 1.26 ?mg/kg )均高于試驗前土壤有效態銅含量(3.37 ?mg/kg )、有效態鋅含量(1.47 ?mg/kg )、有效態鎘含量(0.041 ?mg/kg )及有效態鉛含量(0.83 ?mg/kg ),而有效態砷含量 (0.24~ 0.32 ?mg/kg )低于試驗前土壤有效態砷含量(0.39 ?mg/kg )(表6)。對于施肥處理,土壤銅、鋅有效態含量隨熟化墊料替代量增加呈現增加的趨勢,QDL處理的有效態銅含量、有效態鋅含量均達到最高值。有效態鉛含量則隨熟化墊料替代量增加呈現降低的趨勢,從CF處理的1.24 ?mg/kg 與1/4DL處理的1.26 ?mg/kg 顯著降至1/2DL處理的 1.01 ?mg/kg 、 3/4DL 處理的 0.98 ?mg/kg 以及QDL處理的 0.99 ?mg/kg 。有效態鎘含量不同處理間無顯著差異。 3 討 論 3.1 熟化墊料對稻麥輪作產量的影響 作物產量是衡量經濟效益的重要指標,無論是施用化肥還是用有機肥替代,均要在保證一定產量的前提下進行。本研究是在熟化墊料氮等量替代氮素化肥氮條件下進行。在本大田試驗所設計的處理下,第一季的雜交水稻單施氮素化肥(CF)處理水稻產量最高,這是因為在土壤肥力相對較低時,化肥提供豐富的速效養分對產量水平有較大的提升? [20-22] ,但不同處理間的水稻產量差異不大。第二季小麥在相同施氮量(225 ?kg/hm 2 )條件下,不同處理之間產量差異達到顯著水平,1/2DL處理產量最高,為 6 153.58 ??kg/hm 2 。主要是通過增加小麥的有效穗數達到增產的效果,也證明了適宜的有機肥氮替代比例替代化肥氮是能夠滿足作物對氮素養分的需求? [23] 。與1/2DL處理相比,3/4DL與QDL小麥產量顯著降低,說明由于有機肥速效養分釋放慢,在相對較短的時期內高量有機肥替代化肥尚不能滿足作物生長對營養的需求? [12,24-25] 。拔節期追施化肥促進了分蘗的分化,1/2DL處理的有效穗數顯著高于其他處理,說明1/2DL處理能滿足此階段營養需要。熟化墊料施用量大的3/4DL、QDL處理,由于有機肥養分釋放慢而致使有效穗數顯著下降。1/2DL、 3/4DL 、QDL處理的小麥穗粒數顯著低于CF處理,說明在籽粒分化形成期對營養敏感,由于有機肥速效氮供應不足,使穗粒數顯著下降。第三季粳稻產量施肥處理(熟化墊料氮全量替代氮素化肥氮處理除外)顯著高于CK。尤其是1/2DL處理與CF處理水稻產量差異很小,穗粒數以及千粒質量顯著高于單施化肥處理,說明 1/2DL處理對土壤肥力提升高于單施化肥處理。與 1/2DL處理相比,QDL處理第三季的水稻產量降低,這主要是由于速效養分的供應較低引起的? [12] 。與水稻相比,小麥對有機肥替代化肥的效果更明顯。從三季稻麥產量總和可以看出,CF處理產量最高 ,達到 25 271.23 ??kg/hm 2 ,1/4DL、1/2DL、3/4DL處理稻麥總產量均達到了單施化肥的產量水平。說明在本試驗中, 1/4DL 、 1/2DL 、 3/4DL 處理能夠滿足稻麥生產的營養需求。 3.2 熟化墊料對稻麥輪作農田土壤養分及pH值的影響 很多研究結果表明,有機肥替代部分化肥可明顯提高土壤肥力? [25-26] 。本研究結果顯示,稻麥輪作三季后,隨熟化墊料替代化肥量的增加,耕層 ?0~ 20 cm土壤全磷含量及有機質含量增加,這是因為有機肥補充了土壤內的磷素,使土壤磷含量提高。同時,耕層內的土壤及外源有機肥中的大量微生物也通過腐殖化,把耕層外源的有機質轉化為土壤有機質的成分? [5,27-28] 。土壤全氮含量隨熟化墊料替代量的增加表現為先增加后降低,3/4DL處理達到最高,這說明高量有機肥替代化肥對土壤肥力的提升效果更好,但在短期內由于速效養分釋放較慢會使作物的產量受到一定影響,這與侯紅乾等對有機肥長期(30年)替代化肥的研究結果一致? [12] 。 長期大量施化肥也是引起農田耕層土壤酸化的主要及重要原因之一? [29-31] 。很多數據表明,隨著有機肥使用量的增加,耕層土壤的pH值明顯增加。孟紅旗通過研究長年施用有機肥條件下,不同類型土壤不同施肥方式下土壤pH值變化,認為長期使用有機肥料,可以彌補因為農產品移除而引起的土壤堿性物質的損失,從而有效緩解耕層土壤的酸化? [30] 。有研究數據證明使用有機肥提高了耕層土壤的pH緩沖容量(pHBC)和抗酸化能力? [32-33] 。很多研究結果表明隨著有機肥施用量的增加,土壤pH值提高? [34] 。本研究發現,稻麥輪作三季后,隨著有機肥替代化肥比例增加,土壤pH增加。 3.3 熟化墊料對稻麥輪作土壤重金屬殘留的影響 化肥和有機肥料中均含有一定量的重金屬? [35-36] ,長期施用化肥或有機肥均可能造成土壤重金屬累積? [37-38] 。Liao等研究認為中國農田土壤重金屬的主要來源為大氣沉降、施肥和灌水? [39] ,Peng等認為中國南方地區畜禽糞便是土壤重金屬的主要來源之一? [40] ,還有其他研究者認為長期施用有機肥使土壤重金屬累積? [40-41] 。本研究結果顯示,連續施用三季有機肥后,土壤銅、鋅、鎘總量均有累積現象。但是土壤有效態重金屬含量的變化不同,金屬元素之間差異較大。稻麥輪作三季后,土壤有效態銅、鋅、鎘、鉛含量均高于試驗前土壤,而且隨著有機肥替代量增加,有效態銅、鋅含量顯著增加,這說明施用有機肥對土壤有效態重金屬的累積作用。但是土壤有效態鉛含量則隨有機肥替代量增加而降低,這可能是因為施用熟化墊料顯著增加土壤有機質含量,土壤有機質表面的官能基團如羧基、羥基等與Pb結合? [42-43] ,同時熟化墊料提高了土壤的pH值? [44] ,兩方面均可以降低土壤有效態鉛的含量。 參考文獻: [1]? 國家統計局.中國農業年鑒[M].北京: 中國統計出版社,2019. [2] 夏文建.優化施氮下稻麥輪作農田氮素循環特征[D].北京:中國農業科學院,2011. 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